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异源四倍体野生稻与二倍体栽培稻的植株表型 中科院种子创新研究院/遗传与发育生物学研究所供图
随着世界人口的快速增长，至2050年粮食产量或将增加50%才能完全满足需求 。与此同时，近年来世界气候变化加剧，全球气候变暖、极端天气频发等都为粮食安全带来了巨大挑战 。在此背景下，如何进一步提高作物单产成为亟待解决的严峻问题 。
中国科学院种子创新研究院/遗传与发育生物学研究所李家洋院士团队首次提出了异源四倍体野生稻快速从头驯化的新策略，旨在最终培育出新型多倍体水稻作物，从而大幅提升粮食产量并增加作物环境变化适应性 。本项研究为未来应对粮食危机提出了一种新的可行策略，开辟了全新的作物育种方向 。相关研究成果2月4日发表于《细胞》 。
08、我国研发成功-271℃超流氦大型低温制冷装备
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【科学|两院院士评选"2021年中国十大科技进展新闻"揭晓】
液氦到超流氦温区大型低温制冷系统（模型） 中科院理化技术研究所供图
4月15日，由中国科学院理化技术研究所承担的国家重大科研装备研制项目“液氦到超流氦温区大型低温制冷系统研制”通过验收及成果鉴定，标志着我国具备了研制液氦温度（零下269摄氏度）千瓦级和超流氦温度（零下271摄氏度）百瓦级大型低温制冷装备的能力，可满足大科学工程、航天工程、氦资源开发等国家战略高技术发展的迫切需要 。
项目的成功实施，还带动了我国高端氦螺杆压缩机、低温换热器和低温阀门等行业的快速发展，提高了一批高科技制造企业的核心竞争力，使相关技术实现了从无到有、从低端到高端的提升，在我国初步形成了功能齐全、分工明确的低温产业群 。
09、植物到动物的功能基因转移首获证实
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Cell论文机理图 中国农科院蔬菜花卉研究所张友军团队供图
中国农业科学院蔬菜花卉研究所张友军团队经过20年追踪研究，发现被联合国粮农组织（FAO）认定的迄今唯一“超级害虫”烟粉虱，具有一种类似“以子之矛、攻子之盾”的本领：其从寄主植物那里获得了防御性基因 。这是现代生物学诞生100多年来，首次研究证实植物和动物之间存在功能性基因水平转移现象 。
相关科研成果3月25日在线发表于《细胞》，并作为《细胞》封面文章于4月1日出版 。这是我国农业害虫研究领域在《细胞》杂志的首篇论文，揭示了昆虫如何利用水平转移基因来克服宿主的防御，为探索昆虫适应性进化规律开辟了新的视角，也为新一代靶标基因导向的烟粉虱田间精准绿色防控技术研发提供全新思路 。
10、稀土离子实现多模式量子中继及1小时光存储
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稀土离子掺杂晶体在低温环境下工作的实拍照片 中国科学技术大学供图
量子不可克隆定律赋予了量子通信基于物理学原理的安全性 。而这一定律也决定了光子传输损耗不能使用传统的放大器来克服，使得远程量子通信成为当今量子信息科学的核心难题之一 。量子中继和可移动量子存储是实现远程量子通信的两种可行方案，其共性需求是高性能的量子存储器 。
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